Rijksuniversiteit Groningen
Met moleculaire motor kan LCD-scherm sneller werken
Slim gebruik maken van de chiraliteit (spiegelbeeldstructuur) van
moleculen is de rode draad in het proefschrift van Richard van
Delden. Van Delden maakte deel uit van het onderzoeksteam dat in
1999 voor het eerst het principe aantoonde van een moleculaire
motor die op licht werkt. Voor die tijd deed hij onderzoek aan
moleculaire schakelaars. Schakelaar en motor past hij beide toe in
vloeibare kristallen.
Het begrip chiraliteit heeft te maken met ruimtelijke structuur van
moleculen. Sommige moleculen komen in twee spiegelbeeldvormen voor,
vergelijkbaar met een linker- en rechterhand. Chiraliteit kan onder
andere worden toegepast in moleculaire schakelaars die om te zetten
zijn met licht, de zogenaamde chiroptische moleculaire schakelaars.
Van Delden heeft dit systeem eerst verbeterd en daarna getest in
een omgeving van vloeibare kristallen. Het bleek dat de chiraliteit
van de moleculaire schakelaars wordt overgedragen aan de omgeving:
niet-chirale vloeibare kristallen worden chiraal als er
chiroptische schakelaars aan worden toegevoegd. Een belangrijk
gevolg daarvan is dat de kleur van de vloeibare kristallen
verandert, bijvoorbeeld van groen naar oranje. Hier ligt, aldus de
onderzoeker, een basis voor toekomstige toepassingen. In de huidige
LCD-schermen veranderen de pixels van licht naar donker als ze een
stroomstootje krijgen, in combinatie met kleurenfilters leidt dit
tot gekleurde pixels. Als hetzelfde effect bereikt kan worden met
licht, kunnen de pixels van de schermen kleiner worden en zullen de
schermen mogelijk sneller werken. Bovendien kan de kleur direct
geïnduceerd worden en zijn er geen kleurenfilters meer nodig. Van
Delden: "Een prettige bijkomstigheid van dit soort vloeibaar
kristallijn materiaal is dat het door bestraling met licht van een
andere golflengte gepolymeriseerd kan worden. De zachte, vloeibare
toestand kan worden omgezet naar een harde, polymere toestand. Dat
is een essentiële factor voor optische opslag systemen."
In een moleculaire schakelaar draait één helft van een molecuul
ongeveer 100 graden ten opzichte van de andere helft. In 1999 kwam
de groep waarin Van Delden werkt in het nieuws toen men er in
slaagde de schakelaar in vier stappen 360 graden rond te laten
draaien. Schakelen wordt dan roteren. Het systeem was
controleerbaar (onder invloed van een doorlopende energietoevoer
zal het molecuul continue blijven draaien) en draait in één
richting. Conclusie: het molecuul kan als moleculaire motor
fungeren. Ook deze motor werd door Van Delden in een vloeibaar
kristal getest. Hij toonde twee dingen aan. Ten eerste: de motor
draait dan nog steeds en kan dus in een praktische omgeving werken.
Ten tweede bleek ook hier dat de kristallen met het draaien van de
motor van kleur kunnen veranderen, in dit geval van violet naar
rood. Van Delden: "In principe kan een kleuren LCD-scherm dus op
licht werken. De basis is gelegd, nu kunnen technici uit de
elektronica-industrie ermee aan de slag om het systeem verder te
ontwikkelen. Maar ik geef toe; die zullen nog wel een heleboel werk
moeten verrichten voor het systeem praktisch bruikbaar is. En
natuurlijk zijn ook wij als organisch chemici nog steeds bezig met
het verbeteren van dit prototype motor"
In zijn promotieonderzoek ontwikkelde Van Delden ook een verbeterd
voorbeeld van een moleculaire motor die draait onder invloed van
zichtbaar licht. Tot slot beschrijft in het laatste hoofdstuk van
zijn proefschrift een kleurindicator voor de chiraliteit voor
simpele moleculen op basis van vloeibare kristallen. Deze indicator
is mogelijk toepasbaar in de farmaceutische industrie. /JS
Richard van Delden (Stadskanaal, 1974) studeerde scheikunde in
Groningen. Hij verrichtte het promotieonderzoek bij de afdeling
Organische en Moleculaire Anorganische Chemie van het Stratingh
Instituut van de RUG. Na zijn promotieonderzoek is hij niet van
werkkring veranderd.
Datum en tijd
vrijdag 26 april 2002, 16.00 uur
Promovendus
R.A. van Delden, tel. (050)363 42 79, fax (050)363 42 96, e-mail:
delden@chem.rug.nl (werk)
Proefschrift
Controlling molecular chirality and motion
Promotor
prof.dr. B.L. Feringa
Faculteit
wiskunde en natuurwetenschappen
Plaats
Aula Academiegebouw, Broerstraat 5, Groningen
Promotie